高海拔地区特高压变电站外绝缘配合方法探究

合理确定高海拔地区特高压变电站的外绝缘水平对于保证电力系统的可靠性和经济性具有重要意义。本文梳理了现有的高海拔地区特高压外绝缘配合方法,以甘孜特高压变电站为例进行绝缘配合计算并与真型实验的结论进行对比,结果表明,现有的特高压外绝缘配合计算结果过于保守。此外,现有方法应用于高海拔地区时还存在间隙因数取值缺乏依据、海拔修正曲线与绝缘放电曲线的示意范围不足和标准绝缘水平序列过短的问题,为此,本文提出要进行不同海拔下的绝缘放电试验、完善各种结构间隙的放电函数与曲线、增加标准耐受电压序列等措施,为下一步研究工作指明了方向。

特高压交流金属氧化物避雷器雷电冲击绝缘配合特性研究

研究了特高压交流金属氧化物避雷器的雷电冲击绝缘配合特性。选取Y20W-828氧化锌避雷器和XWP-300盘型悬式陶瓷绝缘子串作为试验样品,HRHG-2400 kV/120 kJ型号的雷电冲击电压发生器作为试验装置,并设定正负极性雷电冲击下的避雷器和绝缘子串的放电特性配合与伏秒特性配合两种试验检验方法,通过所选取试验装置依据设定的试验方法,对所选试验样品展开雷电冲击试验检验,试验结果表明,在雷电冲击性质统一的情况下,当绝缘子串的片数不变时,避雷器的串联间隙距离越小,避雷器与绝缘子串的配合系数越高,即避雷器的绝缘配合特性越佳;避雷器与绝缘子串的配合裕度在负极性雷电冲击时比正极性雷电冲击时低,即正极性雷电冲击下避雷器的绝缘配合特性更为理想。

海上风电用±550 kV直流GIS过电压与绝缘配合研究

海上风电经柔性直流送出已成为风电消纳的重要途径。直流气体绝缘开关设备(gas insulated switchgear,GIS)用于海上风电换流平台,可以降低整体海上换流站平台体积及设备造价,降低了海上设备的运维成本。围绕海上风电用±550 kV直流GIS的过电压与绝缘配合进行研究,首先确定柔直系统的结构与参数、控制保护策略和避雷器配置方案,进而通过仿真获得最大过电压水平,对于不同运行方式下故障极与非故障极的直流极线过电压进行分析,最后明确±550 kV直流GIS中避雷器参数与±550 kV直流GIS设备的绝缘水平要求。

输电线路绝缘配合设计方法研究

输电线路的绝缘性能直接影响区域供电水平,且与输电线路与设备的故障发生率存在密切联系。输电线路绝缘配合设计是重要环节,也是影响输电线路运行稳定性的关键因素,设计人员应提高对绝缘配合设计方法的重视程度。主要总结了输电线路绝缘设计的基本原则与常用方法,明确了绝缘配合设计流程与设计要点,旨在提升绝缘配合设计的科学性、可靠性,进而提升输电线路与输电设备的防雷水平,降低线路跳闸等故障的发生概率,为电力行业的长远可持续发展奠定良好基础。

变电站一次系统中的绝缘配合与过电压保护

电站一次系统是电力系统中承载电能传输和转换的重要环节,其运行的安全性和可靠性直接关系到整个电力系统的稳定。绝缘配合作为一次系统中至关重要的设计环节,决定了电气设备能否承受工作电压和过电压的考验,从而保障系统的安全运行。同时,过电压保护措施的有效性则是确保系统不受雷电、操作过电压等干扰的关键因素。本文通过探讨电站一次系统中的绝缘配合与过电压保护设计,旨在提高系统的安全性与可靠性,为电力工程的优化设计提供理论支持与实践指导。

交流1000kV输电系统过电压和绝缘配合研究

为研究特高压交流输电系统过电压和绝缘配合水平,从2个方面作了介绍。过电压部分研究了晋—南—荆线的过电压。基于避免发生非全相工频谐振过电压和限制过电压水平以及节省高抗备用相等方面提出高抗配置方案。研究了工频暂时过电压TOV、潜供电流和恢复电压、MOA参数选择、操作过电压(包括合闸和单相重合闸空载线路过电压,接地过电压和切除短路故障的分闸过电压,GIS隔离开关操作过电压)、断路器瞬态恢复电压TRV和断路器开断短路电流的直流分量衰减时间常数。也介绍了晋-南-荆线路延长成陕-晋-南-荆-武线路和华东1000kV输电工程过电压的特点。绝缘配合部分同时考虑了过电压水平和绝缘的放电特性,兼顾了安全可靠和建设、运行成本。介绍了在包括工作电压、雷电冲击和操作冲击下的特高压线路塔头绝缘间隙距离的选择,变电所和开关站绝缘间隙距离的选择和输电设备绝缘水平的选择。

±800kV直流系统过电压保护和绝缘配合研究

依托向家坝至南汇直流输电工程,研究了±800kV换流站交流侧工频过电压、交直流侧操作过电压和雷电过电压、直流线路操作和雷电过电压。重点分析了±800kV与±500kV在直流过电压和绝缘配合方面不同之处。给出了避雷器配置方式、参数的选择原则和方法,确定了换流站各避雷器的保护水平和配合电流及避雷器的能耗及能耗与直流侧的快速保护定值、延迟时间的配合。提出换流站绝缘配合裕度系数和主要设备绝缘水平要求及直流线路操作冲击和雷电冲击要求的最小空气间隙计算方法。

舟山多端柔性直流输电工程换流站绝缘配合

换流站的绝缘配合是柔性直流输电工程实施的关键技术之一,其研究对换流站设备设计、选型、制造和试验具有重要的指导作用。为合理确定舟山多端柔性直流输电工程各换流站设备的绝缘水平,提出了换流站的避雷器布置方案,计算确定了相应避雷器参数及保护水平,给出了换流站设备推荐的绝缘裕度,并根据选取的设备绝缘裕度最终确定了换流站各设备的绝缘水平。文章给出了3种不同避雷器布置方案下的绝缘配合结果,结果表明不同避雷器布置主要对桥臂电抗器端子间的绝缘水平有较大影响,方案1下桥臂电抗器端子间的雷电冲击绝缘水平和操作冲击绝缘水平分别为450 kV和325 kV;方案2和方案3的避雷器布置下,桥臂电抗器端子间的绝缘水平相同,雷电冲击绝缘水平和操作冲击绝缘水平分别为750kV和550kV。除桥臂电抗器外,3种方案下换流站其他设备推荐的绝缘水平均相同,换流站联结变压器阀侧交流设备的雷电冲击绝缘水平和操作冲击绝缘水平取为650 kV(或750 kV)和550 kV,桥臂电抗器阀侧交流设备的雷电和操作冲击绝缘水平与联结变阀侧设备取为一致,换流站200 kV直流母线的雷电冲击绝缘水平和操作冲击绝缘水平建议取为650 kV(或750 kV)和550 kV,直流平波电抗器端子间的雷电冲击绝缘水平和操作冲击绝缘水平取为850kV(或950kV)和750kV。此外,文章还分析了3种避雷器布置方案的优缺点。研究结果可为该工程的建设提供重要依据,也可为其他相关工程提供参考。

高海拔地区500kV输电线路用复合绝缘子与并联间隙的绝缘配合

为丰富并联间隙用于在高海拔环境下500kV电压等级线路的绝缘配合研究,在2 100m海拔下对不同结构的500kV输电线路复合绝缘子用并联间隙进行了冲击击穿特性试验,并比较了不同结构并联间隙冲击击穿特性的差异。同时,根据雷电冲击试验和操作冲击结果,参考绝缘子串与并联间隙的绝缘配合原则,得到了合适的并联间隙间距。研究结果表明:3 780mm棒形并联间隙、3 780mm环形并联间隙2种并联间隙适合2 100m海拔的500kV线路工程运用,可满足保护绝缘子及线路绝缘的双重要求。研究结论可为并联间隙的工程设计提供支持。

中日特高压输电系统过电压和绝缘配合的比较分析

日本的特高压技术对中国特高压输电研究有借鉴意义,但是,中日两国国情不同,电网情况也不同,中国特高压输电工程建设必须走自主创新的近路。为此对中国和日本的特高压输电系统过电压和绝缘配合方面的技术进行分析比较,包括工频暂时过电压,操作过电压以及潜供电流的限制措施和水平,线路和变电站的防雷措施,变电站设备的绝缘水平选择,线路和变电站外绝缘空气间隙距离选择。这种比较有利于拓宽思路,对今后的各国特高压输电工程建设可能有所帮助。

溪洛渡—浙西±800kV特高压直流输电工程浙西换流站绝缘配合

±800 kV特高压直流换流站的绝缘配合设计是特高压直流工程实施中的关键技术之一,对换流站设备设计、选型、制造和试验具有重要的指导作用。基于特高压换流站绝缘配合方法,对溪洛渡—浙西±800 kV特高压直流输电工程逆变侧浙西换流站的绝缘配合进行研究,提出了浙西换流站避雷器配置方案和相应避雷器参数及保护水平,并根据推荐的绝缘裕度最终确定了换流站设备的绝缘水平,这些结果将为该特高压工程的建设提供重要依据,也可以为其他特高压直流工程的设计提供参考。

高海拔220kV输电线路绝缘子串与并联间隙雷电冲击绝缘配合研究

运行经验表明,并联间隙(parallel gap device,PGD)能有效地降低由雷击引起的输电线路绝缘子损坏故障率,但目前高海拔地区的绝缘子串与并联间隙的绝缘配合研究还很薄弱。因此,在特高压工程技术(昆明)国家工程实验室进行了负极性标准雷电冲击电压下220kV瓷、复合绝缘子串及不同间距的并联间隙雷电冲击闪络及伏秒特性试验研究。分析了不同绝缘子串对其并联间隙的雷击闪络特性和伏秒特性的影响;并结合并联间隙与绝缘子串的绝缘配合原则和电弧路径,确定了并联间隙保护绝缘子串的最优间距。结果表明:绝缘子串电场分布会影响并联间隙雷电冲击闪络特性;推荐的并联间隙对绝缘子串具有良好的保护作用。

直流保护策略对特高压换流站过电压与绝缘配合影响的仿真分析

特高压直流换流站作为特高压直流输电工程的枢纽,其绝缘配合方案对工程的技术经济性能影响较大。为研究特高压直流换流站绝缘配合研究中出现的直流系统保护策略对换流站过电压与避雷器配置的影响,基于PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真程序建立了糯扎渡电站送电广东±800kV直流输电工程的直流暂态过电压仿真模型,仿真分析了高端换流变YY阀侧接地和接地极线或金属回线接地故障下直流保护策略对直流暂态过电压和避雷器应力的影响。研究结果表明,直流系统保护策略对换流站绝缘配合有较大影响,糯扎渡电站送电广东±800kV直流输电工程换流站中性母线避雷器配置方式或直流保护策略需要在云南至广东±800kV特高压直流输电工程基础上进行改进。工程中若不能减小换流器直流差动保护和中性母线过电压保护的延迟时间,则建议增加中性母线避雷器E1H和E2H的并联台数以满足设计要求。

750kV双回紧凑型线路杆塔放电特性及绝缘配合

为了获得哈密—永登750 kV双回紧凑型输变电工程杆塔间隙的放电特性参数,以为工程设计提供依据,针对该工程塔型及金具特点,采用真型塔头试验研究方法,开展了V串导体对杆塔间隙的标准操作冲击、长波前操作冲击(波前500μs、1000μs)和标准雷电冲击电压放电特性试验研究。试验获得了多条50%放电电压特性曲线及不同波前时间操作冲击放电电压的差异;根据试验结果并结合过电压计算结论,提出了操作过电压下的最小安全绝缘间隙建议值。研究表明初步设计绝缘间隙值有较大裕度,从经济性考虑可以适当减小。

±800kV特高压直流输电线路绝缘配合的差异化

在直流输电系统设计中,绝缘配合是直流线路设计的重要环节。为此对±800 kV输电线路的绝缘配合差异化进行了研究,给出了直流线路绝缘配合差异化技术的概念和方法,并分别就线路绝缘配置、导线对杆塔空气间隙距离和线路极间距离的差异化进行了研究。给出了不同污秽条件、不同海拔高度、不同绝缘子材质、不同绝缘子型号条件下,瓷绝缘子(I串、V串和耐张串)和复合绝缘子的差异化配置方案;确定了不同过电压倍数、不同海拔高度下导线对杆塔的空气间隙距离和最小极间距离;给出了不同污秽条件、不同海拔高度下的复合绝缘子串长和串长所需极间距离;确定了不同海拔高度、不同分裂间距、不同导线型号时,满足电磁环境限值要求所需的最小极间距离。研究结果可为±800 kV直流输电线路的差异化绝缘配合提供指导,对提高特高压直流输电线路的经济性和科学性具有重要意义。

输电线路用带外串联间隙避雷器绝缘配合性能研究

为比较国内外带外串联间隙避雷器（EGLA）标准的差异并验证国内EGLA的性能,参考国内外相关标准要求,结合中国电力系统特点,对输电线路中使用较多的110～500 kV系统中常用EGLA的绝缘配合、耐受性能等进行了计算、试验研究。试验结果表明,该系列设计侧重于满足EGLA与其并联安装绝缘子之间的绝缘配合性能要求,而其耐受性能,尤其是避雷器本体故障之后的耐受性能相对较差;其3‰概率操作冲击击穿电压比DL/T620—1997中规定的操作冲击耐受电压值低18.0%～31.6%。因此,建议在制订中的EGLA国家标准里,结合中国线路特点,对EGLA的耐受性能提出明确要求,使EGLA的选型更加合理。

500kV高海拔紧凑型输电线外绝缘特性及绝缘配合

为了获得德宏—墨江交流500kV单回紧凑型输电线路杆塔间隙的放电特性参数,为工程设计提供依据,针对该工程塔型及金具特点,采用模拟真型杆塔试验研究方法,开展了边相及中相V串导体对杆塔间隙的标准操作冲击、长波前操作冲击(波前500μs、1000μs)和标准雷电冲击电压放电特性试验研究,获得了多条50%放电电压特性曲线及不同波前时间操作冲击放电电压的差异。根据试验及过电压计算结果,推荐海拔2500m、3000m下相地最小绝缘间隙分别取4.2m和4.3m。

±800kV特高压直流换流站绝缘配合方案分析

换流站绝缘配合是±800kV特高压直流输电工程实施中的关键技术之一。基于向家坝—上海和云南—广东2项±800kV特高压直流输电工程,从平波电抗器分置和换流站避雷器配置2个角度分析了特高压直流换流站绝缘配合的特点。重点分析了平抗分置方式在特高压输电中的经济技术优势,指出平抗分置将是特高压换流站平波电抗器的首选布置方式。给出了2个换流站的避雷器布置方案,描述了各个避雷器的保护功能,最后分析了特高压工程采用并联避雷器对直流极线平波电抗器的端对端保护功能,以及2个工程对最高端Y/Y换流变阀侧所采用的不同保护方式的优缺点。

锦屏—苏南特高压直流输电工程换流站绝缘配合

换流站绝缘配合是±800 kV特高压直流输电工程的关键技术之一,对设备的选型和制造有着重要的指导作用。基于锦屏—苏南±800 kV特高压直流输电工程,提出了两种不同的绝缘配合方案,给出了两种不同方案的比较,详细介绍了两种方案中避雷器配置、设备绝缘水平等参数,并针对锦屏换流站的高海拔给出了具体的海拔修正系数。研究表明两种绝缘配合方案都能够满足工程的需要,所提出的数据能够为锦屏—苏南±800 kV特高压直流输电工程提供重要的参考依据。

±1000kV级直流输电工程系统过电压抑制和绝缘配合

换流站过电压抑制和绝缘配合是±1 000kV级特高压直流输电工程的关键技术之一,对降低设备的绝缘水平和制造难度具有重要的意义。为此,论述了抑制±1 000kV级特高压直流换流站电气设备上的过电压措施及高性能避雷器参数的选取,指出提高避雷器的荷电率和减小避雷器的残压比是降低避雷器保护水平的重要措施,并详细介绍了采用高性能避雷器降低设备绝缘水平的可行性。给出了±1 000kV级特高压直流输电工程设备绝缘配合方法—确定性法,该方法须通过仿真计算可确定合理的避雷器配合电流和配合电流波形,以准确地进行绝缘配合。通过计算,给出了±1 000kV级特高压直流设备冲击绝缘水平的推荐值:±1 000kV、±1 100kV直流极线的操作/雷电冲击绝缘水平分别为1 900kV/2 250kV、2 050kV/2 400kV;±1 000kV、±1 100kV换流变阀侧Y绕组端子/D绕组端子的操作冲击绝缘水平分别为1 950kV/1 500kV、2 050kV/1 600kV。同时,根据线路过电压沿线分布的研究结果,建议线路杆塔绝缘配置应结合线路过电压幅值、分布特性和沿线海拔高度综合分析,并采用分段设计原则以使线路杆塔的造价更加经济合理。